專利名稱：毫米波小型化多通道收發(fā)組件及其相位補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)組件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
收發(fā)組件是雷達(dá)不可或缺的組成部分，與不同的天線結(jié)合，可以廣泛地應(yīng) 用在移動(dòng)通信、軍事探測、電子對抗等領(lǐng)域。針對不同的應(yīng)用背景，對收發(fā)組 件提出了不同的技術(shù)要求，但是小型化、集成化是提高收發(fā)組件實(shí)用性的有效 途徑。同時(shí)，單一通道的收發(fā)組件無法滿足高性能雷達(dá)裝置的需要，只有多通 道的收發(fā)組件才具有更深刻的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程價(jià)值。結(jié)合雷達(dá)裝置的極化特征、 空間功率合成等技術(shù)指標(biāo)要求，對于多通道收發(fā)組件的通道間相位關(guān)系提出了 更嚴(yán)格的要求。對于毫米波多通道收發(fā)組件而言，隨著微電子工藝的發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)小型化目的，有源器件均是采用麗ic (毫米波單片集成電路)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。基于現(xiàn)有的國內(nèi)國外制造水平，芯片級有源器件易于實(shí)現(xiàn)輸出信號幅度的一致性，但是相位一致性無法保證，并且相位誤差為土180度范圍之內(nèi)。普通毫米波多通道收 發(fā)組件均采用添加毫米波移相器的方法進(jìn)行相位補(bǔ)償，其插損較大，達(dá)到7dB; 并且調(diào)相精度差，相位最小可調(diào)角度為11.25度；增加一個(gè)移相器也會增加10 毫米長度，使系統(tǒng)體積增大。對于毫米波小型化多通道收發(fā)組件，在保證輸出 功率不變的條件下，在通道間幅度誤差0. 5dB以內(nèi)以及相位誤差I(lǐng)O度以內(nèi)的系 統(tǒng)要求約束下，過去添加毫米波移相器的方法與小型化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及指標(biāo)要求發(fā) 生無法調(diào)和的矛盾，并且在國內(nèi)外尚無相關(guān)有效的實(shí)現(xiàn)方法，因此在高集成度 有源電路中如何簡便補(bǔ)償收發(fā)通道間幅相誤差是實(shí)現(xiàn)毫米波小型化多通道收發(fā) 組件的關(guān)鍵難點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是解決以上的技術(shù)問題。尤其是，本發(fā)明的一個(gè)目的是 提供一種收發(fā)組件裝置，它能以高度集成化的方式實(shí)現(xiàn)特定相位關(guān)系的毫米波 小型化多通道收發(fā)組件，并且與相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)品相比不需要使用毫米波移相器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種毫米波小型化多通道收發(fā)組件的通道間相 位補(bǔ)償方法，是一種無源補(bǔ)償方法，并且無需增加組件的體積。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，在發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置，包括發(fā)射支路、接收支路、開關(guān)、功分電路和金屬盒體。 各功能器件都設(shè)置在金屬盒體內(nèi)部，并且發(fā)射支路和接收支路都具有由介質(zhì)加 載微帶線構(gòu)成的相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。毫米波小型化多通道收發(fā)組件，其中的各功能器件是以MMIC (毫米波單片 集成電路)技術(shù)為基礎(chǔ)的毫米波全平面集成電路，有源放大器由高性能的薩ic芯片實(shí)現(xiàn)。發(fā)射支路，包括有源放大器、微帶線(MS)和相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(PC)。 其中，有源放大器，包括末級功率放大器(PA)及推動(dòng)級推動(dòng)放大器(A)，有 源放大器由高性能的麗IC芯片實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)級放大器(A)根據(jù)末級功率放大器 (PA)需要推動(dòng)的功率值確定，假如推動(dòng)功率足夠也可以沒有推動(dòng)級放大器(A); 微帶線(MS)，級聯(lián)各功能器件，利用金線鍵合實(shí)現(xiàn)功能器件與微帶線(MS)的 聯(lián)接；相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(PC)，加載介質(zhì)設(shè)置在金屬盒體內(nèi)部并且在微帶線(MS) 上方的空氣屏蔽腔內(nèi)，設(shè)置在發(fā)射支路功分電路(Dv)輸出級之后到末級功率 放大器(PA)的輸入級之前的微帶線上，這樣可以保證發(fā)射信號幅度的一致性。接收支路，包括有源放大器、混頻器(MX)、微帶線(MS)和相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) (PC)。其中，有源放大器，包括低噪聲放大器(LNA)，由高性能的固IC芯片 實(shí)現(xiàn)，低噪聲放大器(LNA)使用數(shù)目的選取根據(jù)系統(tǒng)要求的接收機(jī)增益確定； 混頻器(MX)，將毫米波接收信號線性不失真地轉(zhuǎn)換到更低的頻率；微帶線(MS)， 級聯(lián)各功能器件，利用金線鍵合實(shí)現(xiàn)功能器件與微帶線(MS)的聯(lián)接；相位補(bǔ) 償網(wǎng)絡(luò)(PC)，加載介質(zhì)設(shè)置在金屬盒體內(nèi)部并且在微帶線(MS)上方的空氣屏 蔽腔內(nèi)，設(shè)置在接收支路功分電路(Dv)輸出級之后到混頻器(MX)的輸入級 之前的微帶線上，這樣可以保證接收信號幅度的一致性功分電路(Dv)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道對毫米波信號源模塊的復(fù)用；開關(guān)(SPDT)， 實(shí)現(xiàn)收發(fā)通道對毫米波天線的復(fù)用，以上兩個(gè)器件的目的都是為了減少^!IC芯 片數(shù)量保證組件小型化特點(diǎn)。本發(fā)明提供的這種收發(fā)組件裝置具備小型化、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，并且可以應(yīng) 用于寬帶毫米波雷達(dá)。相位補(bǔ)償量與加載介質(zhì)的材料、長度、厚度、寬度以及擺放的位置相關(guān)， 但是實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償?shù)脑硎且恢碌?。加載介質(zhì)的材料只要是與空氣的介電常數(shù)不同并且在毫米波頻段的損耗角 較小，便都可以實(shí)現(xiàn)有效的收發(fā)組件相位補(bǔ)償功能。相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的加載介 質(zhì)是毫米波頻段的損耗角小并且介電常數(shù)大于空氣的高介電常數(shù)介質(zhì)，常用的 加載介質(zhì)是聚四氟乙烯、陶瓷粉末或陶瓷，其介電常數(shù)分別為2.2、 3.48、 9.8。從原理上講，高介電常數(shù)介質(zhì)代替空氣，增加了微帶線傳輸媒質(zhì)的等效介電常數(shù)、,，導(dǎo)致傳輸線的導(dǎo)波波長;ig減小，從而造成相移量發(fā)生變化。因此由于電場的存在，加載介質(zhì)擺放在導(dǎo)體帶上方任意位置都會產(chǎn)生相移特性，因此 介質(zhì)擺放的位置并不是唯一的，但是相位補(bǔ)償?shù)脑矶际且恢碌?，只是補(bǔ)償量 是不同的，將介質(zhì)擺放在導(dǎo)體帶的正上方造成的相移量最大。適宜設(shè)置的位置 為微帶線導(dǎo)體帶的正上方，并且介質(zhì)兩側(cè)與屏蔽腔側(cè)壁緊密相連，使其與金屬 屏蔽盒側(cè)壁充分接觸，此時(shí)介質(zhì)內(nèi)部的熱可以最大限度地通過側(cè)壁傳導(dǎo)出去， 提高了相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的功率容量及溫度穩(wěn)定性以保證該相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的功率容加載介質(zhì)可以是任意形狀，只要擺放在適當(dāng)?shù)奈恢枚紩斐上辔谎a(bǔ)償。而 為保證相位補(bǔ)償量的可預(yù)知性，選擇規(guī)則的長方體形狀進(jìn)行加載為最佳。在已 知相位誤差P的情況下，可以推導(dǎo)出無過渡段情況下規(guī)則長方體介質(zhì)長度b的計(jì) 算公式，為為了減小由于加載介質(zhì)產(chǎn)生不連續(xù)面造成的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的插損和駐波 的惡化，在介質(zhì)兩側(cè)加載階梯狀或者斜坡狀的過渡網(wǎng)絡(luò)。過渡網(wǎng)絡(luò)長度根據(jù)需 要可長可短，也可以沒有。該過渡網(wǎng)絡(luò)長度越長，過渡效果越佳，因此在微帶 線長度允許的條件下，盡量增加漸變過渡段的長度a;假如微帶線長度受限，只 能以犧牲駐波及插損為代價(jià)保證相位補(bǔ)償性能，即減小a，最極端的情況是沒有過渡段的長方形加載介質(zhì)。在介質(zhì)兩側(cè)加載階梯狀或者斜坡狀的過渡網(wǎng)絡(luò)，過渡網(wǎng)絡(luò)長度根據(jù)需要可 長可短。通過公式(1)可以看出，微帶線長度允許的條件下，利用本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)方法可以實(shí)現(xiàn)的通道間相位補(bǔ)償范圍為0-360度。依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置的相位補(bǔ)償方法，它包括根據(jù)雷達(dá)裝置的要求推算各收發(fā)通道間的相位關(guān)系 要求；測量發(fā)射支路獲取通道相位誤差；在發(fā)射支路中設(shè)置加載介質(zhì)，以構(gòu)成 相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；測量接收支路獲取通道相位誤差；在發(fā)射支路中設(shè)置加載介質(zhì)， 以構(gòu)成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。加載介質(zhì)的材料只要是與空氣的介電常數(shù)不同并且在毫米波頻段的損耗角 較小，便都可以實(shí)現(xiàn)有效的收發(fā)組件相位補(bǔ)償功能。相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的加載介 質(zhì)是毫米波頻段的損耗角小并且介電常數(shù)大于空氣的高介電常數(shù)介質(zhì)，常用的加載介質(zhì)是聚四氟乙烯、陶瓷粉末或陶瓷。加載介質(zhì)可以是任意形狀，只要擺放在適當(dāng)?shù)奈恢枚紩斐上辔谎a(bǔ)償。而 為保證相位補(bǔ)償量的可預(yù)知性，選擇規(guī)則的長方體形狀進(jìn)行加載為最佳。在已 知相位誤差^的情況下，可以推導(dǎo)出無過渡段情況下規(guī)則長方體介質(zhì)長度b的計(jì) 算公式，為其中，b為相位補(bǔ)償段的長度，9為已知相位誤差，A。為空氣介質(zhì)的微帶線 導(dǎo)波波長，^為傳播媒質(zhì)等效相對介電常數(shù)。本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)方法可以應(yīng)用于所有頻段，根據(jù)不同的工作頻率，相同 的加載介質(zhì)長度對應(yīng)的相位補(bǔ)償值有所變化，其值為其中，^為己知相位誤差，b為相位補(bǔ)償段的長度，A。為空氣介質(zhì)的微帶線 導(dǎo)波波長，^為傳播媒質(zhì)等效相對介電常數(shù)。本發(fā)明提供的天線裝置及實(shí)現(xiàn)方法的有益效果為1) 毫米波小型化多通道收發(fā)組件實(shí)現(xiàn)雷達(dá)所需的特定相位關(guān)系，利用空間 合成原理獲取較大發(fā)射功率，省掉電路級功率合成網(wǎng)絡(luò)，可以大大提高功率合 成效率，有效地提高天線有效輻射增益。2) 利用起到聯(lián)接各功能器件作用的微帶線，選取合適的高介電常數(shù)介質(zhì)實(shí) 現(xiàn)± 180度范圍內(nèi)的全相位誤差補(bǔ)償，這樣無需增加收發(fā)組件體積以添加相位誤 差補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，滿足系統(tǒng)小型化要求。3) 發(fā)射支路中，相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于末級功率放大器輸入級之前，推動(dòng)功率預(yù)留一定裕量便可以保證發(fā)射通道始終都處于飽和區(qū)，因此該相位補(bǔ)償方法 不影響發(fā)射功率及發(fā)射方向圖。4) 接收支路中，相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于混頻器本振信號輸入級之前，本振功 率預(yù)留一定裕量便可以保證混頻器變頻損耗始終不變，因此該相位補(bǔ)償方法不 影響接收功率。5) 經(jīng)過該補(bǔ)償方法的毫米波小型化多通道收發(fā)組件的工作帶寬大于 500MHz，基本可以滿足移動(dòng)通信、軍事探測以及電子對抗的應(yīng)用要求。6) 相位補(bǔ)償方法簡便易操作，利用起級聯(lián)功能器件作用的微帶線即可完成， 加載介質(zhì)可以采用聚四氟乙烯、陶瓷等等，并且加載介質(zhì)與微帶線之間直接通過低損耗膠粘接即可。7)本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位補(bǔ)償方法也可以應(yīng)用于其它所有頻段，只是 根據(jù)不同的工作頻率，相同的加載介質(zhì)長度對應(yīng)的相位補(bǔ)償值有所變化，具體 加載介質(zhì)長度的計(jì)算公式見公式(2)。


圖l一毫米波小型化多通道收發(fā)組件原理框圖，其中PA—末級功率放大器，A—推動(dòng)級放大器，LNA—低噪聲放大器，MX—混頻器，Dv—功分器，MS—微 帶線，SPDT—開關(guān)，PC—相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；圖2~~"介質(zhì)加載微帶線的相位補(bǔ)償方法示意圖，其中l(wèi)一加載介質(zhì)， 2—微帶線，3—金屬屏蔽盒；圖3——加載不同高介電常數(shù)介質(zhì)引起的相移實(shí)測結(jié)果；圖4——補(bǔ)償前后的發(fā)射通道相位誤差實(shí)測結(jié)果，其中圖4-1——95度相位誤差補(bǔ)償前后實(shí)測結(jié)果，圖4-2—50度相位， 誤差補(bǔ)償前后實(shí)測結(jié)果，圖4-3——35度相位誤差補(bǔ)償前后實(shí)測結(jié)果； 圖5—毫米波小型化多通道收發(fā)組件的閉環(huán)補(bǔ)償方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是毫米波小型化多通道收發(fā)組件原理框圖，以四路為例。為實(shí)現(xiàn)小型 化結(jié)構(gòu)，四個(gè)發(fā)射通道在射頻部分通過兩級功分電路實(shí)現(xiàn)，這樣功能器件少， 結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)是通道間相位誤差補(bǔ)償必須在射頻部分完成，過去添加毫米波 移相器的方法進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ?；四個(gè)接收通道的混頻本振也是通過兩 級功分電路實(shí)現(xiàn)。圖2是介質(zhì)加載微帶線的相位補(bǔ)償方法示意圖。在微帶線上方的空氣屏蔽 腔內(nèi)加載高介電常數(shù)介質(zhì)。為了保證相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)不影響輸出功率，發(fā)射支路， 在末級功率放大器的輸入級之前，通過微帶線上加載介質(zhì)的簡便相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)多路發(fā)射通道的相位誤差補(bǔ)償；接收支路，在混頻本振處，通過微帶線上 加載介質(zhì)的簡便相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多路發(fā)射通道的相位誤差補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)毫 米波小型化多通道收發(fā)組件的相位誤差補(bǔ)償。通過改變加載介質(zhì)的長度和材料 (即介電常數(shù))可以改變補(bǔ)償相移量。圖3是加載不同高介電常數(shù)介質(zhì)引起的相移實(shí)測結(jié)果。三種填充介質(zhì)分別 為聚四氟乙烯、陶瓷粉末和陶瓷，其介電常數(shù)分別為2.2、 3. 48和9. 8,其中聚四氟乙烯材料厚度為3毫米，而陶瓷粉末和陶瓷的厚度為0.5毫米，為實(shí)現(xiàn)360度全相位補(bǔ)償，可以利用多層陶瓷板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。圖4是補(bǔ)償前后的收發(fā)組件相位誤差實(shí)測結(jié)果。該實(shí)測結(jié)果是以四通道毫米波小型化收發(fā)組件為例測量補(bǔ)償前后的發(fā)射通道相位誤差，因此共有三組通道間相位誤差曲線。補(bǔ)償前通道相位誤差在33GHz到33.5GHz的工作頻段內(nèi)分 別為95度、50度和35度，補(bǔ)償后通道相位誤差在33GHz到33. 5GHz的工作頻 段內(nèi)基本為零，精度在5度以內(nèi)。圖5是有源發(fā)射天線閉環(huán)補(bǔ)償方法流程圖。第一步驟，根據(jù)雷達(dá)裝置的要 求推算各收發(fā)通道間的相位關(guān)系要求；第二步驟，測量發(fā)射支路獲取通道相位 誤差，若誤差值為零則直接進(jìn)入第四步驟，若誤差值不為零則進(jìn)入第三步驟； 第三步驟，在發(fā)射支路中設(shè)置加載介質(zhì)，以構(gòu)成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，返回第二歩驟； 第四步驟，測量接收支路獲取通道相位誤差，若誤差值為零則結(jié)束收發(fā)組件的 相位補(bǔ)償工作，若誤差值不為零則進(jìn)入第五步驟；第五步驟，在發(fā)射支路中設(shè) 置加載介質(zhì)，以構(gòu)成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，返回第四步驟。實(shí)施例l以發(fā)射通道的相位誤差為95度為例介紹本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位誤差補(bǔ) 償?shù)牟僮鞑襟E1. 根據(jù)雷達(dá)裝置的要求推算發(fā)射通道間的相位關(guān)系為零度；2. 利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量發(fā)射通道相位誤差，得到工作頻率為33GHz時(shí) 收發(fā)組件的兩個(gè)發(fā)射通道之間的相位誤差《為95度。3. 選擇規(guī)則的長方體陶瓷介質(zhì)加載，厚度為0.5毫米，寬度與屏蔽腔等寬 并且側(cè)壁與屏蔽腔金屬側(cè)壁充分接觸，空氣屏蔽腔高度為3毫米，便于計(jì)算選 取無過渡段的長方體結(jié)構(gòu)。此時(shí)，該結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)^為1.583。4. 根據(jù)公式(1)確定相位補(bǔ)償段的長度/,，相位誤差《為95度，工作頻 率為33GHz時(shí)義。為9. 09毫米，等效介電常數(shù)、為1. 583，將這些已知參數(shù)代入 公式(1)可得<formula>formula see original document page 9</formula>5. 利用機(jī)械線切割等手段得到所需的長度為9. 3毫米的長方體加載介質(zhì)， 利用不影響電磁波傳輸?shù)牡蛽p耗膠將加載介質(zhì)固定在末級功率放大器芯片與推 動(dòng)級放大器芯片之間起級聯(lián)作用的微帶線上方。6. 再次利用量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量發(fā)射通道相位誤差，補(bǔ)償后相位誤差可以滿足5度的毫米波有源天線系統(tǒng)指標(biāo)要求，圖4-1為通道相位誤差為95度時(shí)利用 本發(fā)明提出的介質(zhì)加載微帶線方法補(bǔ)償前后的相位誤差實(shí)測結(jié)果，補(bǔ)償后工作 頻率為33GHz的通道相位誤差為1. 37度。
6.利用相同方法補(bǔ)償收發(fā)組件的接收通道相位誤差。
實(shí)施例2
以發(fā)射通道的相位誤差為50度為例介紹本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位誤差補(bǔ) 償操作步驟，其具體操作步驟與實(shí)施例1 一致，只是補(bǔ)償段長度不同。假設(shè)相 位誤差《為50度，工作頻率為33GHz時(shí)義。為9.09毫米，等效介電常數(shù)^為 1.583，將這些己知參數(shù)代入公式(1)可得
2 360 7^7 — 1 360 Vl.583 -l '
按照實(shí)施例1中的操作步驟進(jìn)行相位補(bǔ)償，圖4-2為通道相位誤差為50度 時(shí)利用本發(fā)明提出的介質(zhì)加載微帶線方法補(bǔ)償前后的相位誤差實(shí)測結(jié)果，補(bǔ)償 后工作頻率為33GHz的通道相位誤差為2. 21度。
實(shí)施例3
以發(fā)射通道的相位誤差為35度為例介紹本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位誤差補(bǔ) 償操作步驟，其具體操作步驟與實(shí)施例1 一致，只是補(bǔ)償段長度不同。假設(shè)相 位誤差《為35度，工作頻率為33GHz時(shí)/l。為8.57毫米，等效介電常數(shù)^為 1.583，將這些己知參數(shù)代入公式(1)可得
3 360 1 360在583 -l '
按照實(shí)施例1中的操作步驟進(jìn)行相位補(bǔ)償，圖4-3為通道相位誤差為35度
時(shí)利用本發(fā)明提出的介質(zhì)加載微帶線方法補(bǔ)償前后的相位誤差實(shí)測結(jié)果，補(bǔ)償 后工作頻率為33GHz的通道相位誤差為4. 57度。
實(shí)施例4
以工作頻率為36GHz為例介紹本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位誤差補(bǔ)償操作步 驟，其具體操作步驟與實(shí)施例1一致，只是補(bǔ)償段長度不同。假設(shè)相位誤差A(yù)為 95度，工作頻率為36GHz時(shí)義。為8.33毫米，等效介電常數(shù)^為1. 583，將這些
已知參數(shù)代入公式(1)可得<formula>formula see original document page 11</formula>
按照實(shí)施例1中的操作步驟進(jìn)行相位補(bǔ)償。
實(shí)施例5
以選用聚四氟乙烯為例介紹本發(fā)明提出的收發(fā)組件相位誤差補(bǔ)償操作步 驟，其具體操作步驟與實(shí)施例1 一致，只是介質(zhì)材料及補(bǔ)償段長度不同。假設(shè) 相位誤差《為35度，工作頻率為33GHz時(shí);i。為9. 09毫米，等效介電常數(shù)；,為 1.094，將這些已知參數(shù)代入公式(1)可得
65丄#丄,9=19膽米) (6) 360 i —1 360 VT5^-1
按照實(shí)施例1中的操作步驟進(jìn)行相位補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置，包括發(fā)射支路、接收支路、開關(guān)、功分電路和金屬盒體，其特征在于1)所述組件中的各功能器件是以MMIC技術(shù)為基礎(chǔ)的毫米波全平面集成電路，有源放大器由高性能的MMIC芯片實(shí)現(xiàn)；2)發(fā)射支路，包括有源放大器、微帶線(MS)和相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(PC)，其特征在于所述的加載介質(zhì)設(shè)置在金屬盒體內(nèi)部并且在微帶線(MS)上方的空氣屏蔽腔內(nèi)，設(shè)置在發(fā)射支路功分電路(Dv)輸出級之后到末級功率放大器(PA)的輸入級之前的微帶線(MS)上；3)接收支路，包括有源放大器、混頻器(MX)、微帶線(MS)和相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(PC)，其特征在于所述的加載介質(zhì)設(shè)置在金屬盒體內(nèi)部并且在微帶線(MS)上方的空氣屏蔽腔內(nèi)，設(shè)置在接收支路功分電路輸出級(Dv)之后到混頻器(MX)的輸入級之前的微帶線(MS)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的收發(fā)組件裝置，其中發(fā)射支路還包括推動(dòng)級功率 放大器(A)，該推動(dòng)級放大器(A)根據(jù)所述末級功率放大器(PA)需要推動(dòng)的 功率值確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)組件裝置，其特征在于低噪聲放大器(LNA) 使用數(shù)目的選取根據(jù)系統(tǒng)要求的接收機(jī)增益確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)組件裝置，其特征在于所述的相位補(bǔ)償網(wǎng) 絡(luò)(PC)中的加載介質(zhì)是毫米波頻段的損耗角小并且介電常數(shù)大于空氣的高介 電常數(shù)介質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的收發(fā)組件裝置，其中，加載介質(zhì)是聚四氟乙烯、 陶瓷粉末或陶瓷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的收發(fā)組件裝置，其特征在于加載介質(zhì)適宜設(shè)置 在微帶線導(dǎo)體帶的正上方，介質(zhì)兩側(cè)與屏蔽腔側(cè)壁緊密相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)組件裝置，其中，相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的加載介質(zhì) 是任意形狀的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的收發(fā)組件裝置，其特征在于加載介質(zhì)的適宜形 狀是選擇規(guī)則的長方體形狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的收發(fā)組件裝置，其特征在于在介質(zhì)兩側(cè)加載階梯狀或者斜坡狀的過渡網(wǎng)絡(luò)，過渡網(wǎng)絡(luò)長度根據(jù)需要可長可短。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)組件裝置，其中，相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的特征在于微帶線長度允許的條件下，可以實(shí)現(xiàn)的通道間相位補(bǔ)償范圍為0-360度。
11. 一種毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置的通道相位誤差補(bǔ)償方法，其 特征在于所述方法包括1) 根據(jù)雷達(dá)裝置的要求推算各收發(fā)通道間的相位關(guān)系要求；2) 測量發(fā)射支路獲取通道相位誤差；3) 在發(fā)射支路中設(shè)置加載介質(zhì)，以構(gòu)成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；4) 測量接收支路獲取通道相位誤差；5) 在發(fā)射支路中設(shè)置加載介質(zhì)，以構(gòu)成相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的補(bǔ)償方法，其中，加載介質(zhì)是毫米波頻段的損 耗角小并且介電常數(shù)大于空氣的高介電常數(shù)介質(zhì)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的補(bǔ)償方法，其特征在于為保證相位補(bǔ)償?shù)目深A(yù)知性，加載介質(zhì)的適宜形狀是選擇規(guī)則的長方體形狀，長度的計(jì)算公式為其中，b為相位補(bǔ)償段的長度，e為己知相位誤差，義。為空氣介質(zhì)的微帶線導(dǎo)波波長，^為傳播媒質(zhì)等效相對介電常數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的補(bǔ)償方法，其特征在于相位補(bǔ)償方法可以應(yīng)用于所有頻段，根據(jù)不同的工作頻率，相同的加載介質(zhì)長度對應(yīng)的相位補(bǔ)償值 有所變化，其值為其中，e為已知相位誤差，b為相位補(bǔ)償段的長度，A。為空氣介質(zhì)的微帶線 導(dǎo)波波長，^為傳播媒質(zhì)等效相對介電常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一個(gè)毫米波小型化多通道收發(fā)組件裝置及其相位補(bǔ)償方法，收發(fā)組件裝置包括發(fā)射支路、接收支路、開關(guān)、功分電路和金屬盒體，屬于雷達(dá)組件技術(shù)領(lǐng)域。收發(fā)組件裝置是以MMIC(毫米波單片集成電路)技術(shù)為基礎(chǔ)的毫米波全平面集成電路實(shí)現(xiàn)的，并且收發(fā)組件內(nèi)部沒有有源相移器件。通道間相位補(bǔ)償方法是利用收發(fā)組件內(nèi)起級聯(lián)作用的微帶線加載高介電常數(shù)的介質(zhì)。通過選取不同的加載介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)0-360度范圍內(nèi)的相位誤差補(bǔ)償，并且不影響幅度一致性。本發(fā)明具有調(diào)試簡便、設(shè)計(jì)巧妙、小型化等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種操作性及實(shí)效性很強(qiáng)的收發(fā)組件裝置及其相位補(bǔ)償方法。
文檔編號G01S7/02GK101236246SQ20071017785
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者于偉華, 昕 呂, 孫厚軍, 偉 張, 強(qiáng) 徐, 楊懷志 申請人:北京理工大學(xué)